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中山大學材料科學與工程學院彭飛副教授團隊與南方醫科大學涂盈鋒教授團隊在微納米馬達精確調節神經元細胞活性領域取得了新的研究進展。研究結果以“Photoelectrochemical TiO2-Au-Nanowire-Based Motor for Precise Modulation of Single-Neuron Activities（基于光電化學TiO2-Au納米線馬達精確調節單個神經元細胞活性）”為題，在國際科學期刊Advanced Functional Materials（DOI：10.1002/adfm.202008667） (IF=16.836)在線發表。該文主要開發了一種基于馬達的神經刺激策略，代表了一種精確、無創地傳遞生物電信號和調節神經元活動的新方法。

視覺損傷甚至失明一直是醫學治療的重大課題。視網膜神經節細胞（RGCs）的輔助激活則有助于視覺信號轉導回路的恢復。據報道，人工光感受器產生的電刺激可以通過打開鈣離子通道使細胞興奮。但目前人工光感受器材料體積龐大，需要手術植入，侵入性是一個不可避免的主要問題，限制了它們在生物體中的應用。鑒于此，在神經刺激領域還缺乏一種無創、高度可控的方法。

為了解決這一難題，團隊展開合作，成功地構建并演示了由UV光（365 nm）驅動TiO2-Au 納米線（NW）馬達利用固有產生的光電流實現目標RGC的高精度激活。在UV光照射下，通過光電效應和光化學水分解的協同作用，光電化學反應下馬達的自電泳機制在整個TiO2-Au NW馬達上建立了局部電場。通過調節光的方向，可以驅動馬達以高精度靶向到目標RGC細胞。馬達自身產生的光電流隨后被傳輸并成功激活RGC細胞，從而實現了細胞與納米線之間的信號傳輸。由于NW的小尺寸和柔性以及良好的半導體性能，TiO2-Au馬達有效地實現了神經刺激。高度可控的馬達的應用也代表了一種以優越的時空精度連接神經系統的新方法。我們首次證明了馬達的光電轉換能力，除了提供驅動力外，還可以產生生物電信號來調節神經元活動，這對于實現精準的、非侵入性的生物信號轉導以及與生物系統的通信具有重要意義。

中山大學材料科學與工程學院為本文第一單位。研究生陳彬為本文的第一作者。奈梅亨大學Daniela A. Wilson教授參與了本項研究，為論文的共同作者。

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